基于RFID的預(yù)付費(fèi)電能表的設(shè)計(jì)
引言
隨著人均用電量的大幅度增加,推動了一戶一表制的使用。傳統(tǒng)的機(jī)械式電能表測量精度有限,會帶來較大誤差;當(dāng)用電量很大時(shí),誤差將讓人難以接受。本文介紹的電子式預(yù)付費(fèi)電能表是通過電能測量集成電路對電壓電流的取樣信號進(jìn)行處理,并輸出與有功功率成正比的頻率信號;微處理器通過對脈沖計(jì)數(shù)來計(jì)算所消耗的電量。用戶將RFID卡片（預(yù)先在電力部門購買,卡片上充有定額的現(xiàn)金）靠近電能表,這時(shí)MCU通過射頻芯片讀取卡的金額,將其存儲到EEPROM,同時(shí)此卡清零。電能表將通過聲音和LCD顯示來提醒用戶充值。
1 硬件電路總體設(shè)計(jì)
通過對AD7755的電能測量,與以低功耗著稱的MSP430MCU接口,再用DS1302作為時(shí)鐘,將數(shù)據(jù)儲存在24LC16EEPROM中。用工作于13.56 MHz的MFRC500芯片來實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)卡片數(shù)據(jù)的讀取。硬件框圖如圖1所示。
1．1 電能計(jì)量模塊AD7755的特點(diǎn)和接口
AD7755是Analog Devices公司生產(chǎn)的電量計(jì)量集成電路,技術(shù)指標(biāo)超過了IEC1036規(guī)定的準(zhǔn)確度要求。值得一提的是,國內(nèi)現(xiàn)有替代產(chǎn)品,上海貝嶺的BL0932可以很好地替代AD7755。這里的AD7755工作于這種方式：電流和電量通過其互感器送入各輸入通道。電壓和電流通道上額定值要設(shè)計(jì)在最大輸出電壓的半刻度上,使電表能滿足過壓和過流的要求。把CF頻率輸出端接到單片機(jī)的端口,設(shè)置SCF＝0,S1＝0,S0＝1,CF的最高輸出頻率為21.76 Hz,MCU對輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值的大小即反映電能消耗的多少。本設(shè)計(jì)中,分流器電阻在340μΩ條件下,表常數(shù)為3 200脈沖/kWh,即每kWh電產(chǎn)生3 200脈沖。從CF經(jīng)光耦輸出到MCU計(jì)數(shù)。
圖1 硬件框圖
1．2 MCU模塊MSP430
MSP430 MCU是TI公司的超低功耗16位單片機(jī);采用精簡指令集;具有豐富的片內(nèi)外設(shè),功能強(qiáng)大,并且具有很低的電能消
